近日，永利官网生命科学学院李鸿彬/孟状研究团队在甘草染色体进化研究中取得重要进展，研究成果以“Whole chromosome oligo-painting in licorice unveil interspecific chromosomal evolutionary relationships and possible origin of triploid genome species”（全基因组涂染揭示甘草属种间染色体进化关系和三倍体物种形成与起源）为题，发表在植物学国际权威期刊《The Plant Journal》（中科院1区TOP期刊，五年影响因子7.1），据悉本研究是The Plant Journal建刊以来刊发的首篇中草药甘草染色体进化生物学研究领域文章，对甘草属植物起源演化和物种形成具有重要意义。
甘草是世界上最常用的中草药之一，因其能“解百毒、调百药”故有“国老”、“十方九草”的称号。我国有关甘草的记载最早可追溯到公元前200年，甘草具有抗炎、抗病毒、抗菌、抗肿瘤等众多药用价值，因其本身带有甜味，在工业领域也具有广泛应用。甘草属遗传多样性丰富、组成十分复杂，关于甘草属种间染色体的特征、进化差异及物种形成仍缺乏了解。染色体核型是物种染色体组成和进化研究的重要工具之一，比较核型分析依赖于单个染色体鉴定，但由于甘草染色体小，相似度高，使得传统细胞学方法难以区分单条染色体，严重阻碍了甘草属种间染色体进化关系和物种起源演化研究。
图1 甘草染色体特异涂染细胞学标记开发
永利官网生命科学学院李鸿彬、孟状研究团队通过生物信息学进行基因组定向设计，并结合寡核苷酸荧光原位杂交技术成功开发了首套可以在一个细胞中区分识别甘草所有染色体的特异性细胞学标记（图1）；利用该染色体识别体系历时两年多时间解析了甘草属七个种（乌拉尔甘草、胀果甘草、光果甘草、无腺毛甘草、黄甘草、蜜腺甘草和平卧甘草）的染色体核型特征和进化差异，证实了甘草属七个种在3-12百万年的独立分化过程中始终保持着极其保守的染色体共线性特征，表明了甘草属植物保守的物种进化模式；揭示了甘草属种间的染色体亲缘进化关系和独立分化后的染色体核型变异特征，并证实了平卧甘草是7种甘草中最接近祖先的甘草类型（图2）。
图2 甘草属种间染色体进化差异解析
研究还首次发现了天然三倍体甘草，并揭示了三倍体甘草物种的起源和形成（图3）。该发现证实了自然界中甘草属物种不光是二倍体，同时还存在多倍体平行演化途径，这一发现更新了我们对甘草属植物物种形成和起源演化的原有认知，同时为甘草的多倍体育种研究提供了可行性方案，将极大地有助于新疆甘草资源的高效利用与优异种质培育，为甘草产业发展提供有力支撑。
图3 三倍体甘草染色体特征鉴定及起源进化分析
永利集团3044官网欢迎您生命科学学院孟状副教授为论文第一作者兼通讯作者，生命科学学院硕士生郑仟为论文共同第一作者，李鸿彬教授为论文的通讯作者。该工作得到了新疆维吾尔自治区“天池英才”青年博士人才项目、兵团科技计划项目、国家自然科学基金项目、永利集团3044官网欢迎您科技项目等的资助。
（通讯员：孟状 李鸿彬）
